專利名稱：一種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)的制作方法
—種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖 放電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液相脈沖放電是將高壓脈沖加載到液體中的電極負(fù)載上產(chǎn)生電弧或電暈放電的 技術(shù)。系統(tǒng)工作原理是采用電容儲(chǔ)能，通過觸發(fā)放電開關(guān)瞬間釋放能量，實(shí)現(xiàn)高功率電脈沖 的輸出從而實(shí)現(xiàn)在水體中進(jìn)行等離子體放電。系統(tǒng)首先將工頻交流電轉(zhuǎn)換成中高頻交流 電，再通過變壓器升壓和硅堆整流形成高壓直流輸出對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，充電完成后，由 控制電路控制觸發(fā)大功率半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通，儲(chǔ)能電容通過傳輸線對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電。放電過 程會(huì)產(chǎn)生沖擊波效應(yīng)，又被稱為“液電效應(yīng)”。脈沖聲波的產(chǎn)生是由于液體中高壓脈沖放電 產(chǎn)生等離子體通道(區(qū)域)的高溫高壓引起了氣泡的強(qiáng)烈脈動(dòng)過程。等離子體生成時(shí)，氣 泡壁因內(nèi)部高溫高壓向外膨脹，克服水靜壓、表面張力、粘滯力等外力對(duì)周圍水體做功。隨 著氣泡內(nèi)部等離子體逐漸熄滅，內(nèi)部溫度開始下降，內(nèi)部壓強(qiáng)也隨之下降，氣泡壁的向外運(yùn) 動(dòng)速度變小，直至速度為零，此時(shí)氣泡內(nèi)部壓強(qiáng)遠(yuǎn)小于水靜壓，氣泡開始收縮，在收縮過程 中，內(nèi)部壓強(qiáng)再次變大，如此往復(fù)即形成氣泡脈動(dòng)。氣泡膨脹初始和坍縮時(shí)，內(nèi)部壓強(qiáng)非常 大，產(chǎn)生的是壓力波；而氣泡半徑較大時(shí)，內(nèi)部壓強(qiáng)小于水靜壓，此時(shí)產(chǎn)生的是稀疏波，稀疏 波集中了低頻部分的聲能。氣泡脈動(dòng)過程具有周期性，脈動(dòng)次數(shù)及周期大小由氣泡本身具 有的能量和水靜壓條件決定。能量大則脈動(dòng)次數(shù)多，周期長(zhǎng)；水靜壓大則脈動(dòng)次數(shù)少，周期 短。
目前，基于液相脈沖放電技術(shù)開發(fā)的等離子體震源或脈沖聲源已應(yīng)用于海洋高分 辨率淺地層探測(cè)、水聲研究等領(lǐng)域。尤其是海洋高分辨率淺地層探測(cè)領(lǐng)域，法國(guó)SIG，荷蘭 GEO-Resource,英國(guó)AppliedAcoustic等公司開發(fā)了多款產(chǎn)品，我國(guó)自主開發(fā)的產(chǎn)品也在 國(guó)家多個(gè)核電廠廠址選址、跨海大橋和海底隧道地質(zhì)勘探調(diào)查等多個(gè)重大工程項(xiàng)目建設(shè)中 實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。已經(jīng)開發(fā)并應(yīng)用的液相脈沖放電電路如圖1所示，主要包括儲(chǔ)能電容、續(xù) 流二極管、半導(dǎo)體開關(guān)管和傳輸線。此電路一般采用單路開關(guān)或者多路開關(guān)同步輸出的方 法，如果主回路參數(shù)固定，即儲(chǔ)能電容容值、充電電壓和負(fù)載一定的條件下，輸出脈寬無(wú)法 調(diào)節(jié)，放電產(chǎn)生的脈沖聲波頻率特性也無(wú)法調(diào)節(jié)。
對(duì)于海洋高分辨率地震探測(cè)，當(dāng)遇到水深變化較快的水域，尤其是從淺水向深水 變化時(shí)，需要根據(jù)水深及時(shí)降低等離子體震源產(chǎn)生的聲脈沖主頻。一般來(lái)說(shuō)，地層對(duì)聲波的 吸收規(guī)律為O. 2dB/波長(zhǎng)，因此降低主頻可以提高地層穿透深度。目前，在單路開關(guān)輸出或 者多路開關(guān)同步輸出的系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)脈沖聲波頻率的方法有法國(guó)SIG公司采用調(diào)節(jié)電容 容值和更換負(fù)載的方法，但前者容易燒蝕繼電器開關(guān)，后者需要停止作業(yè)，更換負(fù)載，操作 復(fù)雜繁瑣；荷蘭Geo-Resource公司采用調(diào)節(jié)電容充電電壓的方法，但這種方法無(wú)法改變電 源輸出脈寬，聲脈沖頻率變化很小。因此上述現(xiàn)有的技術(shù)方法都很難實(shí)現(xiàn)對(duì)聲脈沖進(jìn)行快 速調(diào)幅調(diào)寬，從而改變其頻率特性。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多路脈沖延時(shí)輸出，使得疊加組合后的輸出脈寬可調(diào)。
一種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)，包括由η級(jí)放電回路組成的主回路單元和驅(qū)動(dòng)單元，η為大于I的自然數(shù)；
所述的驅(qū)動(dòng)單元用于向各級(jí)放電回路逐次延時(shí)輸出放電控制信號(hào)；
所述的放電回路用于存儲(chǔ)電能并根據(jù)放電控制信號(hào)向負(fù)載進(jìn)行脈沖放電。
對(duì)于正極性脈沖輸出，所述的放電回路由兩個(gè)隔離二極管Dl D2、一儲(chǔ)能電容、 一續(xù)流二極管、一半導(dǎo)體開關(guān)和一脈沖傳輸線組成；其中，儲(chǔ)能電容的一端與隔離二極管 Dl的陰極、半導(dǎo)體開關(guān)的陽(yáng)極和續(xù)流二極管的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的陰極與脈沖傳輸線內(nèi)導(dǎo)體相連，脈沖傳輸線外導(dǎo)體與儲(chǔ)能電容的另一端、續(xù)流二極管的陽(yáng)極和隔離二極管D2 的陽(yáng)極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的門極接收所述的放電控制信號(hào)。
對(duì)于負(fù)極性脈沖輸出，所述的放電回路由兩個(gè)隔離二極管Dl D2、一儲(chǔ)能電容、 一續(xù)流二極管、一半導(dǎo)體開關(guān)和一脈沖傳輸線組成；其中，儲(chǔ)能電容的一端與隔離二極管 D2的陽(yáng)極、半導(dǎo)體開關(guān)的陰極和續(xù)流二極管的陽(yáng)極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的陽(yáng)極與脈沖傳輸線內(nèi)導(dǎo)體相連，脈沖傳輸線外導(dǎo)體與儲(chǔ)能電容的另一端、續(xù)流二極管的陰極和隔離二極管Dl 的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的門極接收所述的放電控制信號(hào)。
隔離二極管Dl的陽(yáng)極與隔離二極管D2的陰極兩端間加載直流電源，所述的直流電源用于通過隔離二極管對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電。
所述的隔離二極管由一個(gè)二極管組成或由多個(gè)二極管串聯(lián)或并聯(lián)組成；兩個(gè)隔離二極管的作用是 在放電階段對(duì)每一放電回路進(jìn)行隔離，避免多路延時(shí)放電產(chǎn)生時(shí)，高壓儲(chǔ)能電容通過充電回路對(duì)低壓儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電的現(xiàn)象，保證能量的充分釋放，同時(shí)也解決儲(chǔ)能電容共地引起的電流上升過快而擊穿半導(dǎo)體開關(guān)的問題。
所述的儲(chǔ)能電容由一個(gè)電容組成或由多個(gè)電容串聯(lián)或并聯(lián)組成。
所述的續(xù)流二極管由一個(gè)二極管組成或由多個(gè)二極管串聯(lián)組成；能夠消除放電回路中電流震蕩的作用。
所述的半導(dǎo)體開關(guān)由一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)組成或由多個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)串聯(lián)組成；所述的功率半導(dǎo)體開關(guān)采用普通晶閘管、IGCT(集成門極換流晶閘管)或RSD(反相開關(guān)晶體管)等。
所述的脈沖傳輸線采用高壓同軸電纜或其他高壓電纜線，其另一端接負(fù)載。
所述的驅(qū)動(dòng)單元包括時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器、光電隔離電路和信號(hào)放大電路；其中
所述的時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器用于逐次延時(shí)生成η組脈沖觸發(fā)信號(hào)；
所述的信號(hào)放大電路用于通過光電隔離電路接收所述的脈沖觸發(fā)信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大升壓后輸出放電控制信號(hào)。
所述的時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器由晶振電路、直流穩(wěn)壓電路、單片機(jī)和反相電路構(gòu)建； 其中
所述的晶振電路用于為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，所述的直流穩(wěn)壓電路用于為單片機(jī)提供工作電壓，所述的單片機(jī)用于輸出η組脈沖觸發(fā)信號(hào)，所述的反相電路用于將脈沖觸發(fā)信號(hào)高電平觸發(fā)轉(zhuǎn)換為低電平觸發(fā)。
本發(fā)明的工作原理為高壓直流通過隔離二極管對(duì)各級(jí)放電回路的儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，此時(shí)續(xù)流二極管處于反壓狀態(tài)，充電完成后，時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生有一定時(shí)間間隔的多個(gè)脈沖觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)光電隔離和信號(hào)放大后輸入脈沖變壓器，觸發(fā)每一放電回路的半導(dǎo)體開關(guān)。開關(guān)導(dǎo)通后，每一路的脈沖大電流通過脈沖傳輸線加載到對(duì)應(yīng)負(fù)載上。由于每一路放電回路的半導(dǎo)體開關(guān)不是同步導(dǎo)通，導(dǎo)通的時(shí)間差為時(shí)序脈沖觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間間隔，因此儲(chǔ)能電容的壓降會(huì)有差異，此時(shí)每一放電回路的脈沖大電流通過儲(chǔ)能電容兩端的隔離二極管進(jìn)行隔離，一方面避免某一回路中的高壓電容對(duì)另一回路中的低壓電容進(jìn)行充電的現(xiàn)象，另一方面避免儲(chǔ)能電容共地引起的電流上升太快而擊穿半導(dǎo)體開關(guān)的問題。
本發(fā)明發(fā)電系統(tǒng)每次放電產(chǎn)生的是η個(gè)脈沖大電流組成的脈沖串；由于儲(chǔ)能電容兩端并聯(lián)了續(xù)流二極管，因此每個(gè)脈沖都為單脈沖，不存在電流振蕩。
每一放電回路產(chǎn)生單脈沖的過程如下如果負(fù)載較大，回路處于過阻尼或臨界阻尼時(shí)，續(xù)流二極管一直處于反壓狀態(tài)，不導(dǎo)通；如果負(fù)載較小，回路處于欠阻尼狀態(tài)時(shí)，儲(chǔ)能電容兩端電壓先于電流達(dá)到零點(diǎn)，此時(shí)續(xù)流二極管正向?qū)ǎ蠊β拾雽?dǎo)體開關(guān)并未關(guān)斷， 兩者與脈沖傳輸線構(gòu)成續(xù)流回路，回路中的電流由寄生電感儲(chǔ)能維持。當(dāng)電流小于半導(dǎo)體開關(guān)維持電流(幾十毫安)時(shí)，開關(guān)斷開；這種關(guān)斷是軟關(guān)斷，對(duì)器件的損耗??；當(dāng)每一路放電都結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)的一次放電過程才完成。
本發(fā)明通過時(shí)序脈沖發(fā)生器產(chǎn)生有一定時(shí)間間隔的觸發(fā)脈沖串，觸發(fā)多路放電回路組成放電系統(tǒng)，每一放電回路對(duì)單個(gè)負(fù)載進(jìn)行放電，獨(dú)立產(chǎn)生脈沖聲波；由于存在時(shí)間間隔，每一放電回路產(chǎn)生的脈沖聲波間存在相位差。不同相位的脈沖聲波疊加在一起，可實(shí)現(xiàn)脈寬延展，并可通過調(diào)節(jié)相位差來(lái)調(diào)節(jié)組合后聲脈沖的寬度和幅度。聲脈沖寬度越寬，幅度越小，低頻能量越豐富，反則幅度越大，高頻能量越豐富。
這種可調(diào)頻調(diào)幅的聲脈沖發(fā)生技術(shù)在海洋高分辨率地震探測(cè)領(lǐng)域和水聲學(xué)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景；尤其是海洋高分辨率地震探測(cè)領(lǐng)域，通過調(diào)節(jié)聲脈沖寬度來(lái)適應(yīng)不同水深條件下的作業(yè)要求，且不需要中斷作業(yè)過程，無(wú)需改變主回路電氣參數(shù)或更換負(fù)載，因此特別適合大陸坡向海溝延伸過程的地震探測(cè)作業(yè)。


圖1為現(xiàn)有液相脈沖放電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明液相脈沖放電系統(tǒng)正極性脈沖輸出的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為光電隔離電路及信號(hào)放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明液相脈沖放電系統(tǒng)負(fù)極性脈沖輸出的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6(a)和(b)為延時(shí)間隔為100μ s系統(tǒng)輸出的電流波形以及聲波波形頻譜圖。
圖7(a)和(b)為延時(shí)間隔為200μ s系統(tǒng)輸出的電流波形以及聲波波形頻譜圖。
具體實(shí)施方式
為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及其相關(guān)工作原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例I
如圖2所示，一種基于多路開關(guān)延時(shí)正極性輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)，包括由三級(jí)放電回路組成的主回路單元和驅(qū)動(dòng)單元；其中
放電回路用于存儲(chǔ)電能并根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元提供的放電控制信號(hào)向負(fù)載進(jìn)行脈沖放電且為正極性脈沖輸出；其由兩個(gè)隔離二極管Dl D2、一儲(chǔ)能電容C、一續(xù)流二極管DT、一半導(dǎo)體開關(guān)GT和一脈沖傳輸線L組成；其中儲(chǔ)能電容C的一端與隔離二極管Dl的陰極、 半導(dǎo)體開關(guān)GT的陽(yáng)極和續(xù)流二極管DT的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)GT的陰極與脈沖傳輸線L 內(nèi)導(dǎo)體相連，脈沖傳輸線L外導(dǎo)體與儲(chǔ)能電容C的另一端、續(xù)流二極管DT的陽(yáng)極和隔離二極管D2的陽(yáng)極相連，半導(dǎo)體開關(guān)GT的門極接收放電控制信號(hào)，脈沖傳輸線L的另一端接負(fù)載；隔離二極管Dl的陽(yáng)極和隔離二極管D2的陰極兩端間加載直流電源，直流電源通過隔離二極管對(duì)儲(chǔ)能電容C進(jìn)行充電。
本實(shí)施方式中，儲(chǔ)能電容采用環(huán)氧樹脂封裝的CBB固態(tài)電容，每個(gè)電容容值為 30 μ F，額定充電電壓10kV，工作時(shí)最高充電電壓為5600V ;隔離二極管采用4只耐壓1600V 的快恢復(fù)二極管串聯(lián)組成；半導(dǎo)體開關(guān)采用正反向耐壓均為6500V的餅狀晶閘管；續(xù)流二極管采用兩只反向耐壓為4500V的餅狀二極管串聯(lián)構(gòu)成；脈沖傳輸線采用內(nèi)外導(dǎo)體均為 200股直徑O. 3mm漆包銅線構(gòu)成的同軸傳輸線。
驅(qū)動(dòng)單元用于向各級(jí)放電回路逐次延時(shí)輸出放電控制信號(hào)，其包括時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器、光電隔離電路和信號(hào)放大電路；其中
時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器用于逐次延時(shí)生成一組由3個(gè)具有一定延時(shí)間隔的脈沖觸發(fā)信號(hào)組成的觸發(fā)脈沖串，延時(shí)間隔為5μ s至200 μ s可調(diào)；本實(shí)施方式中，時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器由晶振電路、直流穩(wěn)壓電路、單片機(jī)和反相電路構(gòu)建；晶振電路、直流穩(wěn)壓電路和反相電路均與單片機(jī)相連。
如圖3所示，晶振電路用于為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，其采用12MHz立式晶振(由兩個(gè)電容CRl CR2和一個(gè)石英晶體振蕩器Z構(gòu)建)；直流穩(wěn)壓電路用于為單片機(jī)提供工作電壓，其采用LM2576T穩(wěn)壓芯片(由兩個(gè)可調(diào)電阻R4 R5構(gòu)建)，可調(diào)電阻用于調(diào)節(jié)脈沖觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間間隔；單片機(jī)用于輸出η組脈沖觸發(fā)信號(hào)，其采用96系列型號(hào)為 Intel87C196KC的16位單片機(jī)；反相電路用于將脈沖觸發(fā)信號(hào)高電平觸發(fā)轉(zhuǎn)換為低電平觸發(fā)，其采用74LS06六反相器(由三個(gè)電阻Rl R3和三個(gè)反相器INVl INV3構(gòu)建)。
信號(hào)放大電路用于通過光電隔離電路接收脈沖觸發(fā)信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大升壓后輸出放電控制信號(hào)；本實(shí)施方式中，光電隔離電路和信號(hào)放大電路如圖4所示，光電隔離電路由三個(gè)光耦Gl G3和三個(gè)限流電阻RSl RS3組成，光耦輸入端陽(yáng)極通過限流電阻接5V電壓，陰極接收脈沖觸發(fā)信號(hào)；信號(hào)放大電路由三個(gè)三極管Tl T3、六個(gè)限流電阻 RS4 RS9、三個(gè)接地電阻RSlO RS12和三個(gè)脈沖變壓器Yl Y3構(gòu)建；脈沖變壓器兩個(gè)輸出端與對(duì)應(yīng)放電回路中半導(dǎo)體開關(guān)的門極和陰極相連；脈沖變壓器采用KCB系列(新創(chuàng)四方電子)的脈沖變壓器，變比為2 I。
本實(shí)施方式中，三級(jí)放電回路共用一個(gè)直流電源，直流電源通過隔離二極管對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行充電，此時(shí)續(xù)流二極管處于反壓狀態(tài)，充電完成后，時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生有一定時(shí)間間隔的三個(gè)脈沖觸發(fā)信號(hào)組成的觸發(fā)脈沖串，經(jīng)光電隔離和信號(hào)放大后輸入脈沖變壓器，觸發(fā)每一路的晶閘管。晶閘管導(dǎo)通后，每一路的脈沖大電流通過脈沖傳輸線加載到獨(dú)立的負(fù)載。脈沖傳輸線長(zhǎng)度為80米，電感量約為80 μ H左右；負(fù)載采用100個(gè)放電電極組成的發(fā)射陣，在鹽度為53mS/cm的鹽水中負(fù)載大小為O. 5 Ω左右，此時(shí)每一路放電回路都處于欠阻尼狀態(tài)，當(dāng)儲(chǔ)能電容兩端電壓先于電流達(dá)到零點(diǎn)，續(xù)流二極管正向?qū)?，晶閘管并未關(guān)斷，兩者與脈沖傳輸線構(gòu)成續(xù)流回路，回路中的電流由傳輸線寄生電感儲(chǔ)能維持；當(dāng)電流小于晶閘管的維持電流(幾十毫安)時(shí)，閘管軟關(guān)斷；當(dāng)每一路放電都結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)的一次放電過程才完成。
實(shí)施例2
如圖5所示，一種基于多路開關(guān)延時(shí)正極性輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)，包括由三級(jí)放電回路組成的主回路單元和一驅(qū)動(dòng)單元；其中
放電回路用于存儲(chǔ)電能并根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元提供的放電控制信號(hào)向負(fù)載進(jìn)行脈沖放電且為負(fù)極性脈沖輸出；其由兩個(gè)隔離二極管Dl D2、一儲(chǔ)能電容C、一續(xù)流二極管DT、一半導(dǎo)體開關(guān)GT和一脈沖傳輸線L組成；其中儲(chǔ)能電容C的一端與隔離二極管D2的陽(yáng)極、 半導(dǎo)體開關(guān)GT的陰極和續(xù)流二極管DT的陽(yáng)極相連，半導(dǎo)體開關(guān)GT的陽(yáng)極與脈沖傳輸線L 內(nèi)導(dǎo)體相連，脈沖傳輸線L外導(dǎo)體與儲(chǔ)能電容C的另一端、續(xù)流二極管DT的陰極和隔離二極管Dl的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)GT的門極接收放電控制信號(hào)，脈沖傳輸線L的另一端接負(fù)載；隔離二極管Dl的陽(yáng)極和隔離二極管D2的陰極兩端間加載直流電源，直流電源通過隔離二極管對(duì)儲(chǔ)能電容C進(jìn)行充電。
本實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)單元的組成以及系統(tǒng)的工作原理均與實(shí)施例I相同。
圖6和圖7為本實(shí)施例I在電容充電電壓為2500V時(shí)得到電流輸出波形以及聲波波形和頻譜分析結(jié)果，其中圖6為系統(tǒng)每一路放電延時(shí)間隔為100 μ S的結(jié)果，圖7為系統(tǒng)每一路放電延時(shí)間隔為200 μ s的結(jié)果，比較圖6和圖7可知，隨著每一路的放電延時(shí)間隔變長(zhǎng)，聲波脈寬變寬，幅度變小，高頻成分能量被壓制，低頻成分能量變豐富，由此可證明通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)每一路的放電延時(shí)間隔可以調(diào)整輸出的聲脈寬、幅度和頻譜特性。
權(quán)利要求
1.一種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于，包括由η級(jí)放電回路組成的主回路單元和驅(qū)動(dòng)單元，η為大于I的自然數(shù)；所述的驅(qū)動(dòng)單元用于向各級(jí)放電回路逐次延時(shí)輸出放電控制信號(hào)；所述的放電回路用于存儲(chǔ)電能并根據(jù)放電控制信號(hào)向負(fù)載進(jìn)行脈沖放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于對(duì)于正極性脈沖輸出，所述的放電回路由兩個(gè)隔離二極管Dl D2、一儲(chǔ)能電容、一續(xù)流二極管、一半導(dǎo)體開關(guān)和一脈沖傳輸線組成；其中，儲(chǔ)能電容的一端與隔離二極管Dl的陰極、半導(dǎo)體開關(guān)的陽(yáng)極和續(xù)流二極管的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的陰極與脈沖傳輸線內(nèi)導(dǎo)體相連，脈沖傳輸線外導(dǎo)體與儲(chǔ)能電容的另一端、續(xù)流二極管的陽(yáng)極和隔離二極管D2的陽(yáng)極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的門極接收所述的放電控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于對(duì)于負(fù)極性脈沖輸出，所述的放電回路由兩個(gè)隔離二極管Dl D2、一儲(chǔ)能電容、一續(xù)流二極管、一半導(dǎo)體開關(guān)和一脈沖傳輸線組成；其中，儲(chǔ)能電容的一端與隔離二極管D2的陽(yáng)極、半導(dǎo)體開關(guān)的陰極和續(xù)流二極管的陽(yáng)極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的陽(yáng)極與脈沖傳輸線內(nèi)導(dǎo)體相連，脈沖傳輸線外導(dǎo)體與儲(chǔ)能電容的另一端、續(xù)流二極管的陰極和隔離二極管Dl的陰極相連，半導(dǎo)體開關(guān)的門極接收所述的放電控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)單元包括時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器、光電隔離電路和信號(hào)放大電路；其中所述的時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器用于逐次延時(shí)生成η組脈沖觸發(fā)信號(hào)；所述的信號(hào)放大電路用于通過光電隔離電路接收所述的脈沖觸發(fā)信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大升壓后輸出放電控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液相脈沖放電系統(tǒng)，其特征在于所述的時(shí)序脈沖信號(hào)發(fā)生器由晶振電路、直流穩(wěn)壓電路、單片機(jī)和反相電路構(gòu)建；所述的晶振電路用于為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，所述的直流穩(wěn)壓電路用于為單片機(jī)提供工作電壓，所述的單片機(jī)用于輸出η組脈沖觸發(fā)信號(hào)，所述的反相電路用于將脈沖觸發(fā)信號(hào)高電平觸發(fā)轉(zhuǎn)換為低電平觸發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多路開關(guān)延時(shí)輸出的液相脈沖放電系統(tǒng)，包括由n級(jí)放電回路組成的主回路單元和驅(qū)動(dòng)單元；驅(qū)動(dòng)單元用于向各級(jí)放電回路逐次延時(shí)輸出放電控制信號(hào)，放電回路用于存儲(chǔ)電能并根據(jù)放電控制信號(hào)向負(fù)載進(jìn)行脈沖放電。本發(fā)明通過時(shí)序脈沖發(fā)生器產(chǎn)生有一定時(shí)間間隔的觸發(fā)脈沖串，由于存在時(shí)間間隔，每一放電回路產(chǎn)生的脈沖聲波間存在相位差；不同相位的脈沖聲波疊加在一起，可實(shí)現(xiàn)脈寬延展，并可通過調(diào)節(jié)相位差來(lái)調(diào)節(jié)組合后聲脈沖的寬度和幅度；這種可調(diào)頻調(diào)幅的聲脈沖發(fā)生技術(shù)在海洋高分辨率地震探測(cè)領(lǐng)域和水聲學(xué)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H02M9/04GK102983774SQ20121054954
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者黃逸凡, 閆克平, 王榮華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)